?種剛度分配?法在懸架系統設計中的研究與應?

洪光輝　李玲　李航　彭振?

摘要：?級剛度鋼板彈簧懸架的主副簧剛度分配對整?的平順影響較?。?先介紹了懸架系統偏頻的計算?法和兩種常?的主副簧剛度分配設計?法，然后詳細闡述了空滿載等頻法及適?范圍，最后通過舉例計算，根據計算結果把空滿載等頻法與其他設計?法進?了?較，得出空滿載等頻法更適?于空載和滿載兩種?況較多的輕卡運輸的結論。

關鍵詞：空滿載等頻 ;鋼板彈簧;懸架

中圖分類號：U462 收稿?期：2022-04-28

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.005

公路運輸貨?空載和滿載時，由于后懸架的負荷相差很?，為了保證載質量變化時懸架系統的良好的等頻性，后懸架設計上?般采?主副簧結構?級剛度鋼板彈簧懸架，因此主副簧剛度的分配?常重要。

確定主副簧剛度的常??法是平均載荷法和?例中項法。兩種?法確定的剛度分配使空載偏頻明顯?于滿載，空載舒適性較差。對于中短途運輸的卡?，空載也是常?的?種?況。因此為了保證整?空滿載兩種?況下均有良好的?駛平順性，本?提出的空滿載等頻法確定確定?級剛度鋼板彈簧主副簧剛度，能使后懸架系統在空滿載時都能獲得基本?致的偏頻。

1 后懸架系統偏頻變化特性

后懸架的空滿載質量參數和滿載平順性指標（偏頻）確定后，懸架的偏頻特性主要受主副簧剛度分配的影響，設主、副簧的彈性特性都是線性的，剛度分別為C 、C 。

1.1 空載時的懸架偏頻汽?空載時后懸架?般僅主簧?作，空載載荷和主簧剛度決定了空載偏頻，這時空載偏頻N 為：

（1）

式中，P 為空載時后懸架載荷，kg。

1.2 滿載時的懸架偏頻汽?滿載時主、副簧都參加?作，滿載載荷和主副簧共同剛度決定了滿載載偏頻，這時滿載的偏頻N 為：

（2）

式中，P 為滿載負荷，kg。

1.3 副簧和副簧?架接觸前和接觸后懸架的偏頻

由于副簧與副簧?架接觸前后，懸架的載荷變化不?，但是由于副簧參與?作，懸架系統的剛度由主簧剛度變為主副簧共同剛度，因此懸架偏頻值也會在副簧接觸前后產?突變。

設副簧接觸前后的頻率值N 、N 則有：

（3）

（4）

式中，P 為副簧接觸?架時的懸架的負荷，kg。

k在懸架系統的設計中，根據開發?型的使??況和舒適度要求，懸架偏頻是?項重要的指標，根據式（1）～式（2）可知，?型空滿載載荷確定的情況下，主副簧剛度分配對?級剛度懸架系統偏頻影響較?。

2 兩種常?的主副簧剛度分配確定?法

2.1 ?例中項法

?例中項法是令板簧空載時的固有頻率與副簧接觸?架后的頻率相等[1]，即N =N 。板簧滿載時的固有頻率與 0 2副簧接觸?架前的頻率相等，即N =N ，如圖1所?。

因為有：

（5）

?根據式（1）～式（4），代?式（5）中后，解得：

（6）

（7）

式中，λ為汽?滿、空載時的板簧負荷?，λ=P /P

由式（1）、式（2）解出C 、C ，然后代?式（6），經整理得

（8）

由式（7）可?，P 為P 和P 的?例中項，故稱?例中k 0 m項法。?這種?法確定的主副簧剛度C 、C 時，空載偏頻是1 2滿載偏頻的4 λ倍。

2.2 平均載荷法平均載荷法是令副簧接觸?架時的負荷為空、滿載時負荷的平均值，即P =（P +P ）/2;空載負荷?副簧接觸k 0 m?架時，負荷之間的平均負荷所對應的頻率N 與滿載負a荷?副簧接觸?架時負荷之間的平均負荷所對應的頻率N 相等，即N =N ，如圖2所?。

因為有：

（9）

（10）

（11）

將N 、N 代?式（9）中后，解得：

（12）

同樣，可求得：

（13）

本?法確定的?個特征性負荷都是平均值，設定的前提是令兩個均值負荷對應的頻率相等，?該?法確定的主副簧剛度C 、C 時，空載偏頻是滿載的 倍。

3 空滿載等頻法本?法令空載負荷時對應的偏頻和滿載負荷對應的偏頻相等，即N =N ，如圖3所?

如圖3所?，也就是令空載時的偏頻N 和滿載時的偏o頻N 相等，即：

（14）

（15）

（16）

將N 、N 代? （14）后解得：

（17）

同樣，可求得：

（18）

為了保證滿載時副簧參與?作，要求P?該?法確定的主副簧剛度C 、C ，能保證?輛在最1 2常?的空載和滿載?況下偏頻相等。

4 三種設計?法對?

已知某載貨汽??級剛度鋼板彈簧懸架單邊負荷為：空載時P =1 225 kg，滿載時P =3 725 kg，且要求滿載偏頻為0 m171 Hz左右，設計該懸架板簧參數，及計算空滿載偏頻。

根據上述已知條件可知，空滿載載荷?為：

由公式（2） 可得：

根據以上介紹的平均載荷法、?例中項法和空滿載等頻法，分別計算懸架系統板簧參數，結果如表1所?。

如表1所?，空滿載等頻法設計?級剛度懸架系統，可以獲得空滿載基本?致的偏頻，而?例中項法和平均載荷法空載偏頻明顯?于滿載。

5 各種設計?法適?范圍

根據以上理論分析及實際計算，?例中項法和平均載荷法設計的?級剛度懸架，滿載偏頻較低，保證了滿載?輛?駛的平順性，適?滿載或半載應?較多的?況，譬如物流運輸?輛基本上都是滿載?況，但是由于?輛空載時懸架的偏頻較?，在低等級公路上?駛可能會出現?較“顛”的感覺;而空滿載等頻法設計的?級剛度懸架，空滿載偏頻可以保證基本?致，適?于空滿載都應?較多的?況，譬如貨物配送或物質轉運，這也是?前國內輕卡的主要?途，?輛在空載和滿載時都可以保證較好的平順性。

國內各噸位輕卡空滿載載荷?情況如表2所?，并采?以上三種設計?法得出的空滿載偏頻?結果，采??例中項法和平均載荷法設計的?級剛度懸架，空載偏頻要?出滿載偏頻30%左右，而采?空滿載等頻法設計的?級剛度懸架空滿載偏頻相等。

6 結語

空滿載等頻法是根據已知的質量參數和滿載偏頻，設定懸架在空載和滿載狀態下偏頻相等，從而推導出主副簧剛度?，即C /C = -1。2 1 λ

空滿載等頻法設計的?級剛度鋼板彈簧懸架，保證了?輛最常使?的空載和滿載兩種?況下頻率的統?，特別是在?前國內道路條件較好的條件下，可以設計較?的滿載偏頻，保證懸架承載性能，提?鋼板彈簧材料利?率，同時也可以保證空載時平順性。

空滿載等頻法改善了?級剛度懸架空載時的偏頻特性，為懸架中的主副簧剛度分配提供了理論依據，采?空滿載等頻法匹配的懸架系統經過整?平順性對?評價試驗，空載時舒適性明顯改善。

參考?獻：[1] 陳耀明.兩級剛度復式鋼板彈簧的設計計算[J].汽?技術，1985（8）：24-32.

作者簡介：洪光輝，男，1972年?，?級?程師，研究?向為輕卡?走系統。